Há muito tempo a Terra era dominada pelos dinossauros e ninguém os incomodava, pois não havia gente. A vida era boa num lugar que, após 65 milhões de anos, passou a se chamar Brooklyn. Então algo inesperado aconteceu, pois um meteoro gigante atingiu a Terra e os dinossauros foram exterminados. Entretanto o impacto criou uma dimensão paralela, onde alguns dinossauros sobreviveram e se tornaram uma espécie inteligente e agressiva, como nós. Brooklyn, 20 anos atrás. Na porta de um convento é deixado um ovo, que é recolhido pelas freiras e dele nasce uma criança. Brooklyn, dias atuais. Os encanadores Mario Mario (Bob Hoskins) e Luigi Mario (John Leguizamo) se vêem numa aventura fantástica para salvar a Princesa Daisy (Samantha Mathis) em um escondido mundo, Dinohattan, onde os habitantes evoluíram dos dinossauros. A dupla enfrenta desafios mortais do Rei Koopa (Dennis Hopper), um lagarto diabólico, e batalham contra répteis enormes para impedir um terrível plano, que busca invadir nosso mundo.